多层环形流道阻塞事故三维数值分析初步探索

由环形燃料板组成的多层环形燃料组件容易发生流道阻塞事故,对流道阻塞情况下的流动与换热特性进行研究非常有必要。本文对多层环形流道阻塞事故在进行三维数值分析研究中的基础问题进行探讨,验证尺度化壁面函数在流量持续降低工况下的适用性。对流道入口发生90%堵塞的工况,分别运用速度入口与压力入口的边界条件进行计算,证明压力入口是流道阻塞事故计算流体动力学(CFD)研究保守、可信的边界条件。对堵塞工况进行瞬态与稳态计算,分析流量与功率的再分配。

HFETR多层环形燃料组件堵流事故研究

高通量工程试验堆(HFETR)的燃料组件采用了多层环形窄缝流道的设计来提高换热能力。然而,需要注意的是窄缝流道发生堵流的可能性较高。本文基于RELAP5程序建立了HFETR燃料组件模型,经过计算值与试验值的对比验证,结果表明该模型合理准确。基于该模型研究了堵流事故工况下热盒燃料组件的瞬态特性及其影响因素。结果表明:(1)当堵流比大于0.5时,随着堵流比的增加,燃料包壳与芯体峰值温度显著上升;(2)即使单个流道发生全部堵流,由于周围流道的冷却,燃料包壳峰值温度最大值只有218.6℃,能够保证燃料包壳的完整性;(3)单个流道全部堵流事故工况初期流量等参数波动较大,而在事故发生15 s后燃料组件主要参数基本稳定。